三农村气象信息可视化采集与传输规范手册

三农村气象信息可视化采集与传输规范手册TOC\o"1-2"\h\u16741第1章引言 3152861.1范围 3196731.2参考文献 4220第2章术语和定义 4142042.1一般术语 4165972.1.1气象信息 4280442.1.2可视化 4235002.1.3采集 420012.1.4传输 4255122.1.5规范 591852.2专用术语 5198832.2.1农村气象站 581542.2.2数据采集器 5199322.2.3气象传感器 5237042.2.4可视化系统 548112.2.5传输网络 57522.2.6数据传输协议 531882.2.7信息处理与分析 5275182.2.8气象预警 5325922.2.9用户终端 515292.2.10系统维护与管理 527859第3章气象信息采集 6174623.1采集设备 6258293.1.1自动气象站 6282283.1.2传感器 6123113.1.3数据采集器 6123453.2采集指标 61733.2.1基本气象指标 6306443.2.2扩展气象指标 622173.3采集方法 697563.3.1实时采集 614043.3.2定时采集 615693.3.3手动采集 656503.4采集频率 697463.4.1实时采集频率 657043.4.2定时采集频率 715313.4.3特殊采集频率 721265第4章气象信息传输 7163054.1传输方式 7176264.1.1有线传输 7164324.1.2无线传输 7107304.2传输协议 794654.2.1TCP/IP协议 8268254.2.2FTP协议 895524.2.3HTTP协议 889604.2.4MQTT协议 8283064.3传输安全 8252574.3.1数据加密 8214884.3.2身份认证 8249984.3.3安全传输协议 8300374.3.4安全审计 88064第5章数据处理与存储 8241405.1数据预处理 8253955.1.1数据清洗 8258705.1.2数据转换 9287935.2数据存储格式 949125.2.1结构化数据存储 9133965.2.2非结构化数据存储 9277765.3数据备份与恢复 927815.3.1数据备份 9199925.3.2数据恢复 104263第6章可视化展示 10119466.1可视化设计原则 10174706.1.1实用性原则 1047586.1.2规范性原则 1083256.1.3美观性原则 10228576.1.4交互性原则 10243106.2可视化类型 10304526.2.1气象数据展示 10187196.2.2气象灾害预警 1011826.2.3气象服务产品 10314406.2.4气象观测设备状态 1187306.3可视化工具与平台 11171006.3.1可视化工具 11164976.3.2数据处理与分析平台 11322606.3.3信息发布平台 11247556.3.4气象数据共享平台 1127041第7章信息发布与共享 11292707.1信息发布流程 1126657.1.1发布准备 1155167.1.2发布渠道 11318117.1.3发布内容 11269277.1.4发布频次 11212227.2信息共享机制 1223647.2.1部门间共享 12156097.2.2社会力量共享 12189307.2.3农民用户共享 12258977.3信息安全保障 12238187.3.1数据安全 12105017.3.2系统安全 12147657.3.3信息发布安全 12152607.3.4用户隐私保护 129483第8章气象灾害预警与应对 12149018.1预警指标 12268238.1.1预警指标体系 12111578.1.2预警指标分类 13280438.1.3预警指标阈值 13262938.2预警发布与传播 13254808.2.1预警发布流程 139748.2.2预警发布方式 13122068.2.3预警传播途径 13212878.3灾害应对措施 13194198.3.1农业生产应对措施 13284368.3.2人民群众生活应对措施 13310638.3.3基础设施应对措施 13273818.3.4灾后救援与恢复 13246598.3.5预警与应对联动机制 1428483第10章培训与考核 141952910.1培训内容与方法 142980510.1.1培训目的 14113710.1.2培训内容 143086110.1.3培训方法 142712010.2考核标准与流程 141589310.2.1考核目的 142161010.2.2考核标准 143022710.2.3考核流程 151953410.3持续改进与优化建议 15727510.3.1建立培训反馈机制 152620510.3.2定期评估培训效果 1541210.3.3优化培训资源 15328210.3.4加强交流与合作 15第1章引言1.1范围本规范手册旨在为农村气象信息可视化采集与传输提供一套标准化流程。本章主要介绍农村气象信息可视化采集与传输的背景、目的、适用范围以及相关术语和定义。具体内容包括：（1）农村气象信息可视化采集的基本原则和方法；（2）农村气象信息传输的技术要求和规范；（3）农村气象信息可视化采集与传输系统的构建与维护；（4）农村气象信息可视化采集与传输的质量控制与评估。1.2参考文献[1]国家气象局.农业气象观测规范[M].北京：气象出版社，（2008）[2]中国气象科学研究院.气象信息处理与传输技术[M].北京：科学出版社，（2010）[3]，.农村气象信息服务体系建设研究[J].气象科学，2015，35（3）：（285290）[4]，赵六.基于WebGIS的农村气象信息可视化研究[J].计算机与现代化，2017（5）：（7881）[5]国家标准委员会.信息安全技术—网络安全等级保护基本要求[S].GB/T（222392008）[6]李七，刘八.农村气象灾害预警信息传播策略研究[J].气象灾害防御，2019，40（2）：（7579）第2章术语和定义2.1一般术语2.1.1气象信息指与农村气象条件相关的各种数据和资料，包括但不限于气温、湿度、降水、风力、日照等。2.1.2可视化将气象信息以图表、图像等直观形式表现出来的过程。2.1.3采集通过各种传感器和设备，对气象要素进行监测、测量和记录的过程。2.1.4传输将采集到的气象信息通过有线或无线方式，从一个地点发送到另一个地点的过程。2.1.5规范为保障气象信息可视化采集与传输的准确性、可靠性和一致性，制定的一系列标准和技术要求。2.2专用术语2.2.1农村气象站设立在农村地区的，用于气象观测、监测和信息采集的设施。2.2.2数据采集器用于接收气象传感器输出信号，并对信号进行处理、存储和输出的设备。2.2.3气象传感器能够感受气象要素变化，并将其转换成电信号输出的装置。2.2.4可视化系统将采集到的气象数据转换为图表、图像等可视化形式，以便用户分析和应用的系统。2.2.5传输网络连接气象站、数据采集器和用户之间的通信线路和设备，用于气象信息的传输。2.2.6数据传输协议规定气象信息传输过程中数据格式、传输速率、校验方式等的技术规范。2.2.7信息处理与分析对采集到的气象信息进行整理、分析、处理，为农村气象服务提供技术支持的过程。2.2.8气象预警根据气象信息分析结果，对可能发生的气象灾害提前进行预警的过程。2.2.9用户终端接收气象信息，并为用户提供查询、分析和展示功能的设备或系统。2.2.10系统维护与管理对气象信息可视化采集与传输系统进行运行监控、故障排查、设备更新等工作的过程。第3章气象信息采集3.1采集设备3.1.1自动气象站自动气象站作为气象信息采集的主要设备，应具备数据采集、处理、存储和传输等功能。自动气象站主要包括传感器、数据采集器、通信接口及电源系统等部分。3.1.2传感器传感器应根据气象观测指标进行选型，主要包括气温、湿度、风速、风向、降水量、气压等传感器。传感器应具有良好的精度、稳定性和可靠性。3.1.3数据采集器数据采集器负责接收传感器信号，进行数据处理、存储和传输。数据采集器应具备以下功能：实时采集、定时存储、数据传输、远程诊断和故障报警等。3.2采集指标3.2.1基本气象指标基本气象指标包括气温、相对湿度、风速、风向、降水量、气压等。3.2.2扩展气象指标根据实际需求，可扩展采集土壤温度、土壤湿度、光照强度、蒸发量等气象指标。3.3采集方法3.3.1实时采集自动气象站应实时采集气象指标数据，并通过数据采集器进行处理和存储。3.3.2定时采集数据采集器应具备定时采集功能，按照设定的采集频率进行气象指标数据采集。3.3.3手动采集在特殊情况下，可通过手动操作数据采集器进行气象指标数据采集。3.4采集频率3.4.1实时采集频率实时采集频率应不低于1次/分钟，以保证气象数据的连续性和实时性。3.4.2定时采集频率定时采集频率应根据气象指标特点和观测需求进行设置，一般可设置为1次/小时或1次/天。3.4.3特殊采集频率在极端天气或重要气象事件发生时，可提高采集频率，以保证获取到详细的气象数据。具体采集频率可根据实际情况进行调整。第4章气象信息传输4.1传输方式气象信息的传输方式主要包括有线传输和无线传输两大类。4.1.1有线传输有线传输是指通过有线网络进行气象信息的传输，主要包括以下几种方式：（1）光纤传输：利用光纤作为传输介质，具有传输速度快、容量大、抗干扰能力强等特点。（2）双绞线传输：利用双绞线作为传输介质，适用于传输距离较近的气象信息。（3）同轴电缆传输：利用同轴电缆作为传输介质，传输距离较远，但受外界电磁干扰较大。4.1.2无线传输无线传输是指通过无线电波进行气象信息的传输，主要包括以下几种方式：（1）卫星传输：利用卫星通信技术进行气象信息的传输，具有覆盖范围广、传输距离远、不受地理环境限制等优点。（2）无线通信传输：利用无线电波，如GPRS、CDMA、3G、4G、5G等移动通信技术进行气象信息的传输，适用于传输距离较远、实时性要求较高的场景。（3）无线局域网传输：利用无线局域网技术，如WiFi、蓝牙等，进行气象信息的传输，适用于传输距离较近、成本较低的场合。4.2传输协议气象信息传输过程中，为保证数据的有效性和可靠性，应采用统一的传输协议。以下为常用的传输协议：4.2.1TCP/IP协议TCP/IP协议是互联网上最为广泛应用的网络传输协议，具有较高的可靠性、实时性和可扩展性。4.2.2FTP协议FTP（FileTransferProtocol，文件传输协议）是用于文件传输的协议，适用于气象信息文件的和。4.2.3HTTP协议HTTP（HypertextTransferProtocol，超文本传输协议）是用于网页传输的协议，适用于气象信息网页的浏览和数据传输。4.2.4MQTT协议MQTT（MessageQueuingTelemetryTransport，消息队列遥测传输协议）是一种轻量级的消息传输协议，适用于物联网设备间的气象信息传输。4.3传输安全为保证气象信息传输的安全性，应采取以下措施：4.3.1数据加密采用加密算法对气象信息进行加密处理，防止数据在传输过程中被窃取或篡改。4.3.2身份认证通过身份认证机制，保证传输双方的身份合法，防止非法访问和数据泄露。4.3.3安全传输协议使用安全传输协议，如SSL/TLS等，对传输过程进行加密保护，提高数据传输的安全性。4.3.4安全审计对气象信息传输过程进行安全审计，发觉异常情况及时处理，保证传输安全。第5章数据处理与存储5.1数据预处理5.1.1数据清洗对采集的气象数据进行完整性、正确性和一致性的检查，包括对缺失值、异常值和重复值的处理。清洗过程应遵循以下原则：a)缺失值处理：采用均值、中位数或插值等方法进行填补；b)异常值处理：通过设定阈值范围，对超出范围的异常值进行剔除或修正；c)重复值处理：删除重复记录，保留最新的一条数据。5.1.2数据转换将原始气象数据转换为统一的计量单位和格式，保证数据的一致性。转换内容包括：a)温度单位：摄氏度（℃）；b)湿度单位：百分比（%）；c)风速单位：米每秒（m/s）；d)日期时间格式：统一采用ISO01标准，即YYYYMMDDThh:mm:ss±hh:mm。5.2数据存储格式5.2.1结构化数据存储采用关系型数据库（如MySQL、SQLite等）进行数据存储，表结构设计应遵循以下原则：a)字段命名简洁明了，易于理解；b)数据类型选择合理，保证数据存储的准确性和高效性；c)建立索引，提高查询效率。5.2.2非结构化数据存储对于原始数据、日志文件等非结构化数据，采用文件系统进行存储，存储路径应遵循以下规范：a)按日期时间进行目录划分；b)文件命名包含设备编号、数据类型等信息；c)采用压缩存储，降低存储空间占用。5.3数据备份与恢复5.3.1数据备份定期对气象数据进行备份，包括全量备份和增量备份。备份策略如下：a)全量备份：定期（如每周、每月）对整个数据库进行备份；b)增量备份：每天对当天的数据进行备份，记录数据变更日志；c)备份介质：采用硬盘、磁带或云存储等，保证备份数据的安全性和可靠性。5.3.2数据恢复当发生数据丢失或损坏时，按照以下步骤进行数据恢复：a)判断数据丢失范围，确定恢复方式（全量恢复或增量恢复）；b)采用备份介质中的备份数据进行恢复；c)检查恢复后的数据完整性、正确性和一致性，保证数据质量。第6章可视化展示6.1可视化设计原则6.1.1实用性原则可视化设计应以实用性为核心，保证信息传递准确、高效。图表设计应简洁明了，易于理解，避免复杂、冗余的元素。6.1.2规范性原则遵循国家及行业相关标准，统一图表样式、颜色、字体等元素，保证可视化信息的规范性和一致性。6.1.3美观性原则注重图表的视觉效果，采用合理的布局、色彩搭配和动画效果，提高视觉舒适度，提升用户体验。6.1.4交互性原则根据用户需求，提供适当的交互功能，如数据筛选、联动展示等，提高用户参与度，满足个性化需求。6.2可视化类型6.2.1气象数据展示展示农村气象信息，包括气温、降水、湿度、风速等数据，采用折线图、柱状图、饼图等形式展示。6.2.2气象灾害预警通过颜色、符号等醒目标识，展示气象灾害预警信息，如台风、暴雨、干旱等。6.2.3气象服务产品展示各类气象服务产品，如天气预报、气候分析、农业气象服务等，以图文并茂的形式呈现。6.2.4气象观测设备状态实时展示气象观测设备的工作状态，如设备运行数据、故障信息等。6.3可视化工具与平台6.3.1可视化工具选用成熟、稳定的数据可视化工具，如ECharts、Highcharts等，实现数据的快速展示和交互功能。6.3.2数据处理与分析平台采用大数据处理和分析技术，如Hadoop、Spark等，实现气象数据的实时处理、分析和可视化展示。6.3.3信息发布平台利用网站、移动端应用、小程序等多元化渠道，发布气象信息，提高信息传播效率。6.3.4气象数据共享平台建立气象数据共享机制，实现气象信息资源的共享与交换，为相关部门和行业提供数据支持。第7章信息发布与共享7.1信息发布流程7.1.1发布准备在发布气象信息之前，需对收集的气象数据进行整理、分析及审核。保证数据的准确性、及时性和完整性。7.1.2发布渠道气象信息发布渠道主要包括：短信、电话、电视、广播、互联网、社交媒体等。根据气象信息的紧急程度和影响范围，选择合适的发布渠道。7.1.3发布内容发布内容包括气象预警、天气预报、气候监测、农业气象灾害防御等信息。内容要求简明扼要、通俗易懂，便于农民朋友理解和应对。7.1.4发布频次根据气象信息的紧急程度和变化情况，合理确定发布频次。对于重要气象信息，应实时发布；对于常规气象信息，可定期发布。7.2信息共享机制7.2.1部门间共享建立健全部门间的气象信息共享机制，将气象信息及时共享给农业、水利、国土等相关部门，以便于协同应对各类气象灾害。7.2.2社会力量共享鼓励科研机构、高校、企业等社会力量参与气象信息的采集、分析和应用，促进气象信息在全社会范围内的共享。7.2.3农民用户共享通过培训、宣传等方式，提高农民用户对气象信息的认识和应用能力，使气象信息在农业生产中得到有效利用。7.3信息安全保障7.3.1数据安全加强气象信息数据的安全管理，保证数据在采集、传输、存储、处理等环节的安全。对敏感数据进行加密处理，防止数据泄露。7.3.2系统安全建立健全气象信息系统安全防护体系，提高系统抗攻击、抗病毒能力，保证系统稳定可靠运行。7.3.3信息发布安全对气象信息发布过程进行严格监管，保证发布的信息准确无误。对发布渠道进行安全检查，防止发布过程中出现信息安全问题。7.3.4用户隐私保护在信息发布与共享过程中，严格遵守相关法律法规，保护用户隐私，不得泄露用户个人信息。第8章气象灾害预警与应对8.1预警指标8.1.1预警指标体系根据农村气象灾害特点，建立完善的预警指标体系，包括气温、降水、风力、雷电、冰雹、霜冻等气象要素的预警阈值。8.1.2预警指标分类将预警指标分为以下几类：极端气温预警、强降水预警、大风预警、雷电预警、冰雹预警、霜冻预警等。8.1.3预警指标阈值根据历史气象数据、气候变化趋势以及农村气象灾害案例，合理设定各预警指标的阈值。8.2预警发布与传播8.2.1预警发布流程明确预警发布责任主体，制定预警发布流程，保证预警信息及时、准确地发布。8.2.2预警发布方式采用多种发布方式，包括手机短信、广播、电视、网络、电子显示屏等，保证预警信息覆盖到农村各个角落。8.2.3预警传播途径建立健全预警信息传播网络，充分发挥基层气象信息服务站、信息员等作用，提高预警信息传播效率。8.3灾害应对措施8.3.1农业生产应对措施根据不同气象灾害类型，制定相应的农业生产应对措施，如调整种植结构、采取保护性耕作、加强农田水利设施建设等。8.3.2人民群众生活应对措施提高农村居民气象灾害防范意识，加强防灾减灾宣传教育，制定切实可行的居民生活应对措施，如家庭防雷、防雨、防寒等。8.3.3基础设施应对措施针对农村基础设施，如房屋、道路、桥梁等，制定相应的气象灾害防范措施，保证基础设施安